EOB127 Sayısal Elektronik
Öğr. Gör. Gökhan Manav
Ders Hakkında
* Elektronik, sayısal ve analog elektronik olmak üzere
temelde iki ana bölüme ayrılır.
* Bu dersimizde sayısal elektroniğe giriş yapacağız. Bahar
döneminde de EOB140 Sayısal Tasarım dersi bu dersin
devamı niteliğinde olacaktır.
* Dersimizi işlerken;
- Teori kısımları slayt şeklinde işlenecektir.
- Soru çözüm derslerimiz olacak, bu derslerde soruları
beraber tahtada çözeceğiz.
- Uygulama derslerimizde önceden verilmiş problemlere ait
öğrencilerin devreleri board üzerine kurmasını isteyeceğiz.
Hakkımda
* 2004-2009 Gazi Üni. Elektrik Öğrenmenliği (Lisans)
* 2009-2013 Gazi Üni. Elektrik Eğitimi (Y.Lisans)
* 2019-2024 Gazi Üni. Elektrik-Elektronik Müh. (Lisans)
* 2022- **** Gazi Üni. Elektrik-Elektronik Müh. (Doktora)
*
5 yıldan fazla Sayısal Elektronik ve Sayısal Tasarım
derslerini vermekteyim.
* Sayısal elektronik alanında 20 yıldan fazla tecrübem var.
Bu sürede teknolojide pekçok şey değişti ama bu derste
öğreneceğimiz temel konular bu süreçte büyük bir
değişikliğe uğramadı.
Değerlendirme
Vize: %30
Vizeye dahil olan uygulamalar: %10
Final: %40
Finale dahil olan uygulamalar: %10
Derse katılım: %10
}
Vize Sınavı olarak
ilan edilecek
}
Final Sınavı olarak
ilan edilecek
Ankara Üni. ilgili yönetmeliğine göre derse katılım:
* Teori dersler için %70
* Uygulama dersler için %80 olmalıdır.
ÖNEMLİ: Devam şartını yerine getiremeyen öğrenciler
Final ve Bütünleme sınavına giremezler
İletişim
Eposta: gmanav@ankara.edu.tr
Tel: 0312 863 55 78 / 1034
Oda: 2.kat
Danışmanlık Saati: Çarşamba saat 10:00 ile 12:00 arası
Soru ve Önerileriniz
Önemli Bağlantılar
Öğrenci Bilgi Sistemi: obs.ankara.edu.tr adresinden dersin
vize, final, bütünleme notlarını ve devamsızlıklarınızı takip
edebilirsiniz.
E-Kampüs: obs.ankara.edu.tr sitesi üzerinden ulaşabileceğin
web sayfasından ders hakkında önemli duyurular
yapılmaktadır. Ayrıca derste verilen ödevler bu sistem
üzerinden yüklemeniz gerekmektedir.
GitHub: Derste yapılan uygulamalar ve bazı önemli ders
notları aşağıda bağlantısı verilen GitHub sayfasından sizinle
paylaşılacaktır.
https://github.com/gokhanmanav/EOB127-Sayisal-Elektronik
Teşekkürler
Ders Kaynakları
* Ders kitabı olarak Sayısal Elektronik, Sayısal Tasarım,
Dijital Elektronik veya Dijital Tasarım üzerine üzerine
yazılmış birçok kitap mevcutur.
* Dersi öğrenmenizi sağlayacak sizin için en güzel kitap
kendi notlarınızdır
(Yazısı güzel olan arkadaşınızın yazdıkları değil)
EOB127 Sayısal Elektronik
Sayısal Elektroniğe Giriş
Öğr. Gör. Gökhan MANAV
Uygulama Saati
Sayı Tabanları Arasında Dönüşümler
Örnek Soru Çözümleri
*Modern dijital sistemler milyonlarca hatta
milyarlarca transistörden oluşur.
*Hiçbir insan, her transistördeki elektronların
hareketini açıklayan denklemler yazıp tüm
denklemleri aynı anda çözerek bu sistemleri
anlayamaz.
*Bir mikroişlemciyi nasıl inşa edeceğinizi,
ayrıntılara boğulmadan anlamak için
karmaşıklığı yönetmeyi öğrenmeniz gerekecektir.
Soyutlama Kavramı
https://www.ntchip.com/electronics-news/transistors-in-cpu
Moore Yasası, mikroçiplerin üzerindeki transistör sayısının her
iki yılda bir yaklaşık olarak iki katına çıkacağını öngören bir
gözlemdir. Bu, çip performansının katlanarak artacağı anlamına
gelir.
Bu yasa, adını 1965 yılında bu eğilimi fark eden Intel'in kurucu
ortağı Gordon Moore'dan almıştır. Başlangıçta 18 aylık bir
periyottan bahsetse de, zamanla bu süre iki yıla oturmuştur.
https://futuretimeline.net/data-trends/moores-law.htm
* Sayısal elektronik analog elektroniğin bir alt kümesi olduğuna göre analog
elektroniğin yapabileceğin herşeyi yapamaz ama özelleştirilmiş durumu
sayesinde tasarımın daha basit olmasını sağlayabilir. Örneğin, günümüzde
televizyonlar, kompakt diskler (CD'ler) ve cep telefonları zamanla analog
öncüllerinin yerini almıştır.
* Bir çok fiziksel büyüklük analog yapıdadır. Diğer taraftan sayısal bilgi
zamanda ve genlikte ayrık sinyaller ile temsil edilir. Yani, sınırlı sayıda bilgi
sınırlı sayıda değer ile temsil edilir.
* Sayısal elektroniğin ilk yıllarında sayısal sistemler 10 ayrı değere sahipti.
* Analitik Motor, bir arabadaki mekanik kilometre sayacına benzer şekilde,
0'dan 9'a kadar etiketlenmiş on pozisyonlu dişliler kullanıyordu.
* Analitik Motordan farklı olarak, çoğu elektronik bilgisayar ikili bir
gösterim kullanır, çünkü iki farklı gerilim seviyesini on farklı gerilim
seviyesine göre ayırt etmek daha kolaydır.
Sayısal Soyutlama
Babbage’s Analytical Engine, 1871
* N farklı durumdaki ayrık değerli bir değişkendeki bilgi miktarı D, bit
birimleriyle ölçülür.
İki Tabanı
* Aslında bit kelimesi "
bi
nary digi
t
" kelimelerinden türetilmiş bir
kısaltmadır.
George Boole, günümüzde
Boole mantığı olarak bilinen
ikili değişkenler üzerinde
çalışan bir mantık sistemi
geliştirdi.
George Boole, 1815–1864.
* Boole değişkenlerinin her biri DOĞRU veya YANLIŞ olabilir.
* Bilgisayarlar genellikle '1'i temsil etmek için pozitif voltaj ve '0'ı temsil
etmek için sıfır volt kullanır.
Uygulama
Yazılımı
Programlar
İşletim
Sistemleri
Mimariler
Mikromimariler
Mantık
Sayısal
Devreler
Analog
Devreler
Devre
Elemanları
Fizik
Sürücüler
Komut
Kaydedicileri
Veriyolu
Denetleyicileri
i
Toplayıcılar
Hafızalar
VE Kapısı
DEĞİL Kapısı
Yükselticiler
Filtreler
Transistörler
Diyotlar
Elektronlar
Soyutlama Kavramı
* Karmaşıklığı yönetmenin kritik yolu özetlemedir.
* Eğer detaylar önemsizse gizlenir.
* Şekilde en düşük özetleme katmanı olarak Fizik
verilmiştir, elektronların hareketi ile ilgilenir.
* Elektron davranışları günümüzde kuantum
mekaniği ve Maxwell denklemleri ile tanımlanır.
* Devre elemanları giriş çıkış bağlantıları
denklemler ile tanımlanmıştır.
* Analog elektronikte, devre elemanlarını
kullanarak tasarımlar yapabiliriz.
* Örneğin VE-Kapı entegresinin çalışması gibi...
* Kapıları bir araya getirerek bileşik ve ardışıl
mantık devreleri tasarlanabilir.
* Tasarlanan mantık devreleri mikromimarilerin
oluşturulmasında kullanılabilir.
* Mikro-mimarilerden mimariler, işletim sistemleri,
ve tabi ki algoritmaya dayalı yazılımlar işlemcimiz
üzerinde işletilebilir.
Sayısal Elektroniğe
Başlamak için biraz fazla
hesaplama var
* Ondalık sayılarla çalışmaya alışkınsınız. 1'ler ve 0'lardan oluşan sayısal
sistemlerde, ikili veya onaltılık sayılar genellikle daha kullanışlıdır.
* İlkokulda ondalık sayılarla saymayı ve aritmetik yapmayı öğrendiniz.
Sayı Sistemleri
* İkili Sayılar sütun ağırlıkları (sağdan sola) 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256,
512, 1024, 2048, 4096, 8192, 16384, 32768, 65536 vb. şeklindedir.
* Uzun ikili sayıları yazmak sıkıcı ve hataya açık hale gelir.
* Dört bitlik bir grup, 2 = 16 farklı durumu temsil eder.
Onaltı Sayı Tabanı
4
* Sekiz bitlik bir gruba bayt denir.
* 2 = 256 farklı durumu temsil eder.
* Bilgisayar belleklerinde depolanan nesnelerin boyutu genellikle bit yerine
byte cinsinden ölçülür.
* Dört bit veya yarım bayttan oluşan bir gruba nibble denir.
* 2 = 16 olasılıktan birini temsil eder.
* Nibble'lar artık yaygın olarak kullanılan bir birim değil.
Byte, Nibble
8
4
Kelime (Word)
* Mikroişlemciler, verileri kelime adı verilen parçalar halinde işler.
* Bir kelimenin boyutu, mikroişlemcinin mimarisine bağlıdır.
* 2012 yılında çoğu bilgisayarda 64 bit işlemci vardı; bu da kelime
uzunluğunun 64 bit olduğu anlamına gelir.
* Daha basit mikroişlemciler, özellikle tost makinesi gibi cihazlarda
kullanılan mikrodenetleyicilerde, 8 veya 16 bit kelimeler kullanır.
Kaynaklar
*Harris, David Money
Digital design and computer architecture 2013, 2nd ed.. edition
Harris, Sarah L. (Ed.) Morgan Kaufmann: Waltham, MA
1
Giriş
Özetleme Kavramı
Moore Yasası
Çip Üretim Teknolojisi
SoyutlamaKavramı Şema
Maxwell Denklemleri
Soyutlama Şeması-2
Soyutlama Şeması-2 Animasyon
Sayısal Soyutlama
Analitik Motor
Sayısal Özetleme-2
İki Tabanı
Gorge Boole
İki Tabanı - 2
Sayı Sistemleri
İkili Sayılar Tablo
Sayı Sistemleri - 2
Onaltı Tabanı
Onaltı Tabanı Tablo
Byte Nibble
Word
Kaynaklar
Uygulama Saati